重金属锑污染土壤固化-稳定化修复技术研究及应用

近年来，我国重金属污染事件频繁发生，已严重影响到我国的土壤环境质量和粮食安全[1]。我国土壤重金属污染来源主要有工业场地搬迁、城市垃圾、污水灌溉、大气中沉降以及废弃物的处置不当等[2-4]。土壤污染具有成因复杂、污染范围广、治理成本高等特点[5]。因此，土壤重金属污染修复技术的研究备受关注。目前，国内外已有大量有关土壤重金属污染修复技术的报道，主要包括土壤淋洗法[6]、生物修复法、阻隔填埋法和固化-稳定化法[7]，其修复原理包括二种：一是改变土壤中重金属的形态，使得其在环境中的迁移和生物可利用性降低；二是将重金属从土壤中去除，使其存留浓度达到土壤的允许值[8]。固化-稳定化技术是指向土壤中添加修复药剂，降低重金属在土壤中的迁移和扩散。张丽洁等[9]研究了糠醛渣、磷矿粉、风化煤3种修复剂对重金属复合污染土壤的固化效果。研究得出，不同修复剂对重金属都有一定的修复作用，但修复剂将会对土壤结构造成不利的影响。因此，重金属污染土壤的研究重点在于能够开发出一种既环保、经济又易于实施的修复技术。本研究中，分别选取硫酸铁、硫酸亚铁加双氧水、黏土矿物质、生石灰等化学药剂，探究不同药剂配比对重金属锑修复效果的影响，并通过项目实施验证其实用性，探索建立一套既满足修复要求又便于施工管理的重金属锑修复施工工艺。

通过上述步骤可计算各指标及子指标的权重，汇总、排序得到中国企业国际化绩效评价指标体系，如表2、表3、表4所示。

“Eventually,this‘upper-class’will articulate their beliefs,their values,and even their art.Consciously and unconsciously they will then force these ideas,or what Marx calls their ideology,upon the working class.”(Bressler,116)

1 小试部分

1.1 试验材料

小试污染土壤样品采自上海某重金属锑污染地块，污染土壤理化性质及重金属含量见表1。

 

表1 原始土样理化性质表

  

土壤编号比重(g/cm3)含水率(%)pH值锑总量(mg/kg)锑浸出(mg/L)S12.768.68.2551.50.067

本文主要研究不同药剂对重金属锑稳定化修复效果的影响。其中，稳定化药剂选用三价铁盐或者二价铁盐，试验中所用到的药剂包括：硫酸铁(Fe2(SO4)3)、硫酸亚铁(FeSO4)、氧化钙(CaO)、双氧水(H2O2)，以上药剂均为分析纯(AR)级试剂。固化剂水泥的主要化学成分为CaO、SiO3、Al2O3。

1.2 试验方法

土壤样品取自上海市某重金属锑污染场地，取回的土块进行干燥并过筛(40目)预处理。实验过程中，称取土壤样品100g于不同编号的烧杯中，然后将不同配比的药剂加入到土壤样品中，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌过程中加入一定量的水，搅拌时间约10min，之后进行养护。养护过程中烧杯口用塑料膜密封以减少水分的流失，且设置若干细小通风口，确保养护过程中的空气流通。在室温下养护7d后，送样检测土壤中重金属锑的浸出浓度。

1.3 修复效果评估

为便于对比不同修复药剂对重金属锑的稳定化能力，定义修复药剂对土壤锑的稳定效率(%)：

稳定效率=(C0-C1)/C0

(1)

式中，C0为原始土壤中锑浸出浓度，mg/L；C1为加入修复药剂后土壤中锑浸出浓度，mg/L。

2 结果与讨论

2.1 不同药剂对重金属锑稳定效果对比

[1]Kumpiene J，Lagerkvist A，Maurice C.Stabilization of As，Cr，Cu，Pb and Zn in soil using amendments-A review[J].Waste Management，2008，28(1)：215-225.

  

图1 不同稳定剂对重金属锑稳定效率的对比

从图1中可以看出，在一定范围内，稳定化药剂对土壤中重金属锑的稳定效率随着稳定化药剂的投加量在不断升高。并且在相同的稳定化药剂投加量下，硫酸铁对土壤中重金属锑的稳定效率最高，当硫酸铁的投加量为2%(按土壤质量计)时，其对重金属锑的稳定效率为59%，比相同情况下，硫酸亚铁对重金属锑的稳定效率高出15.3%。并且三种稳定化药剂中，稳定效率最差的是硫酸亚铁和过氧化氢的组合，当其投加量为2%(按土壤质量计)时，其对重金属的稳定效率仅为46%。从图1中还可以看出，随着稳定化药剂的投加量继续增加，各修复药剂对重金属锑的稳定效率变化不大，说明同一种稳定化药剂，其对重金属的稳定效果是有限的。因此，工程应用中找出最佳的药剂投加量有利于节约项目成本。

2.2 以石灰和水泥为基料对重金属锑稳定效果对比

固化-稳定化技术是在污染土壤中加入化学试剂或材料，利用它们与重金属之间形成移动性差、毒性小的物质来降低其在土壤中的生物有效性，减少其向其它环境介质的迁移，实现污染土壤的修复[10]。目前使用的改良材料包括黏土矿物、金属氧化物、有机质、生物材料等。本节研究了以石灰和水泥[11，12]作为固化剂对土壤中锑修复效果的影响。试验中稳定化药剂选用2.1中稳定效率最好的硫酸铁。实验过程中向投加硫酸铁后的土壤中分别添加5%(按土壤质量计)石灰和5%(按土壤质量计)水泥，养护一周后送样检测，研究其对土壤中重金属稳定效率的影响。具体的实验结果如图2所示。

  

图2 石灰和水泥对重金属锑稳定效率的影响

根据《上海市污染场地修复工程验收技术规范(试行)》相关要求，本次重金属锑污染场地修复工程中修复后土壤共需采集三个土壤样品，分别为TD-1，TD-2，TD-3。具体检测结果见表3。

2.3 水泥投加量对重金属锑稳定效果的影响

[2]梁颖，陈敏，葛佳，等.工业用地场地环境调查中现场快速测试技术研究进展[J].上海国土资源，2015，36(4)：64-67.

3.由原来的被动等待向主动“找事”转变。各级监管部门既无精力也无意愿主动去查找各种违法违规线索，基本上都是在办公室坐等采购人、代理机构送来各种公告、文件、材料进行审批，或是坐等处理供应商投诉。现在，各级监管部门加强了事中控制和事后检查处罚，正在建立政府采购整个过程每个环节的监控机制，对于招标代理机构上年完成的政府采购项目，也形成了完善的抽查和处罚制度。

第二，职业知识。要求导游职业学生要在学校多读书，多积累知识，增加导游知识的涉猎面，克服心理上的障碍，走出书本理论知识，要博览群书，增强自己的导游方向的知识铺垫。

  

图3 水泥投加量对重金属锑修复效率的影响

从图3中可以看出，水泥的加入提高了硫酸铁对重金属锑的修复效率，并且随着固化剂(水泥)的投加量增加，其对重金属锑的修复效率越好。其中，单一硫酸铁对重金属锑的稳定效率为58%，分别比投加10%和15%水泥(固化剂)样品中重金属锑的修复效率降低了32.6%和40.8%。其主要原因是水泥遇水能发生水化反应，将重金属锑固封在结构完整的固体产物中，水泥的投加量越高，重金属锑的固封效果越好，从而降低了重金属锑在环境中的迁移性。并且从图3中还可以看出，投加1.5%硫酸铁和15%水泥作为修复药剂对土壤中重金属锑的修复效率高达98%，满足场地的修复要求。

3 工程应用

3.1 项目背景

该项目位于上海市闵行区某重金属锑污染场地。根据场地调查与健康风险评估报告，本场地土壤中重金属锑浓度超过了人体健康风险可接受水平，场地污染土壤面积约为1230m2，平均深度为1.0m，污染土方量约为1230m3。修复前土壤中重金属锑浓度为51.5mg/kg，超标6.8倍，修复后土壤中重金属锑浸出浓度目标参考值为0.02mg/L。在该项目中，该工程清挖和修复土方量1230m3，锑污染土壤修复过程中稳定化药剂掺量为土壤重量的1.5%，需使用35t，固化药剂掺量为土壤重量的15%，用量为350t。

药剂使用情况汇总见表2。

 

表2 药剂使用情况汇总

  

序号设备名称数量说明1硫酸铁/t35稳定化药剂2水泥/t350固定化药剂

3.2 项目技术路线

采用原场异位修复方案，将固化-稳定化药剂与土壤快速均匀混合，使土壤中的重金属锑更加稳定、迁移性降低，实现土壤中锑的浸出浓度满足标准。工艺流程如图4所示。

另外，在96孔板中，每孔均匀加入100 μL、密度为2.0×104个/mL的各细胞悬液，每种细胞分别设5个复孔。将细胞继续培养24、48和72 h后，更换相同体积的新鲜无血清培养液，每孔加入10 μL CCK-8，继续培养1 h。然后检测450 nm波长处各孔的D值，以此反映各细胞的增殖活性。实验重复3次。

  

图4 原场异位固化-稳定化修复施工工艺流程

3.3 项目实施

(1)修复作业区建设，为修复施工的便捷，根据估算的污染土壤修复方量，在场地北侧需平整约1500m2的修复作业区域，在作业区底部铺设1.5mm厚HDPE防渗膜，铺膜前先铺洒2cm厚细砂起缓冲保护作用。在铺好防渗膜的修复区域上浇筑20cm厚混凝土，采取双层防护措施防止污染物扩散。

(2)污染土壤清挖及预处理，根据污染土壤修复范围，利用挖机对土壤进行开挖，土壤挖出后堆存在预处理区域，并以施工警戒绳圈定。清挖出的污染土壤用Allu筛分破碎铲斗进行初筛，将体积较大石块和垃圾等杂物筛除，确保后续药剂与土壤的均匀混合。

马克思恩格斯高度关注人的问题，为人类的解放和幸福奋斗了一生。他们从“现实的人”出发研究历史活动，创立了历史唯物主义；他们以实现全人类的解放和幸福为圭臬，创立了科学社会主义。可以说，马克思恩格斯既研究人类社会和历史，也研究人，而且正是通过研究人来研究人类社会和历史。正如马克思恩格斯所言：“历史什么事情也没有做……正是人，现实的、活生生的人在创造这一切，拥有这一切并且进行战斗。……历史不过是追求着自己目的的人的活动而已。”［17］295“我们的出发点是从事实际活动的人。”［17］525马克思主义包含着丰富的人学思想。

(3)污染土壤的固化-稳定化处理。污染土壤经初筛后，先进行稳定化药剂的添加，为保证修复药剂与土壤的均匀混合，稳定化药剂分二次投加。在第一遍加药中，用挖机将污染土壤堆放为长方体，然后将稳定化药剂均匀铺洒到土堆表面，并用Allu筛分破碎设备进行修复药剂与污染土壤的精细筛分与混合。在第二遍加药中，将药剂配成溶液在土壤筛下过程中进行喷洒，使土壤含水率保持在40%左右，保证稳定化药剂的修复效果，加药结束洒水养护一周。之后进行固定化药剂投加，将土壤均分成3等分，首先利用挖机将稳定化后的土壤摊平，均匀铺洒水泥，并用挖机进行搅拌，完成后堆置在场地一侧，固化药剂分三次投加，共计350t。加药结束，洒水养护一周采样检测。固化-稳定化药剂投加及筛分过程如图5所示。

  

图5 固化-稳定化药剂投加及筛分过程

3.4 项目实施效果及评估

从图2中可以看出，石灰和水泥作为固化剂的加入均提高了硫酸铁对土壤中重金属锑的稳定效率。原因是石灰的加入提高了土壤的pH值，可以促使土壤中重金属离子产生沉淀[13]，阻止了其在环境中的迁移扩散，提高了硫酸铁对重金属锑的稳定效率。从图2中还可以看出投加水泥的样品中，重金属锑的稳定效率曲线要高于石灰，当硫酸铁的投加量为2%时，以水泥作为固化剂对重金属的修复效率高达76%，比相同情况下投加石灰作为固化剂对重金属的修复效率提高了5.6%。说明以水泥作为固化剂对重金属锑的修复效果要好于石灰。原因是水泥中的硅酸盐阴离子[14]是以孤立的四面体存在，水化时逐渐连接成二聚物以及多聚物—水化硅酸钙(CSH)，同时产生氢氧化钙。CSH是一种由不同聚合度的水化物所组成的固体凝胶，是水泥凝结作用的最主要物质，可以对污染物进行物理包封、吸附或化学键合等作用，是重金属离子稳定化的根本保证。

 

表3 修复后土壤检测值

  

检测点位分析参数报告限检测结果修复目标单位TD-1锑0.01NDTD-2锑0.010.0180.02mg/LTD-3锑0.01ND

从表3中可以看出，修复后土壤样品中锑的浸出浓度均低于修复目标值0.02mg/L。满足后期商业用地开发及使用的要求。

4 结 论

(1)通过小试研究得出，不同稳定化药剂中硫酸铁对重金属的稳定效率最高，当稳定药剂投加量为2%时，硫酸铁比硫酸亚铁对重金属锑的稳定效率提高了15.3%。

[5]孙海波，谢辉，陈嘉，等.污染土地再开发中的环境风险与责任[J].上海国土资源，2017，38(1)：79-83.

(3)在项目应用中，采用1.5%硫酸铁作为稳定化药剂，15%的水泥作为固化药剂对重金属锑污染土壤进行修复。最终检测结果显示，修复后土壤中重金属锑的浸出浓度低于0.02mg/L，满足修复要求。

[4]罗启仕.我国城市建设用地水土污染治理现状与问题分析[J].上海国土资源，2015，36(4)：59-63.

为研究不同稳定化药剂对土壤中重金属锑的稳定效果，本节试验选用硫酸铁，硫酸亚铁，硫酸亚铁加双氧水，三种能够与重金属离子产生沉淀或络合作用的药剂进行研究，比较在相同药剂投加量下，土壤中重金属锑稳定效率的变化情况。具体实验结果如图1所示。

幂零群与内幂零群的幂图···································郑 涛 郭秀云 (6,1030)

本节中主要研究了不同水泥投加量对土壤中重金属锑固化-稳定化效果的影响。试验中选取稳定效果较好的硫酸铁作为稳定剂，其投加量为1.5%(按土壤质量计)，待搅拌均匀后分别向不同编号的样品中投加5%、10%、15%的水泥作为固化剂，并喷洒一定量的水，经搅拌均匀后，养护一周送样检测，具体实验数据如图3所示。

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[3]李秀悌，顾圣啸，郑文杰，等.重金属污染土壤修复技术研究进展[J].环境科学与技术，2013，36(12M)：203-208.

参考文献：

对建筑工程造价的成本控制与风险分析，是建筑企业管理者非常重要的一份工作，需要严格划分各部门的职责，进行全方面的管理，对造价风险做出分析，以便于建筑工程项目可以得到良好的开展，强化建筑企业的管理力度，节约建筑企业资金，减少建筑企业造价存在的风险危机，提高建筑企业的竞争力，促进建筑企业的可持续发展。

(2)通过探究石灰和水泥作为固化剂对重金属稳定效率的影响。总结得出，水泥作为固化剂对重金属锑的修复效果要好于石灰。

[6]高国龙，张望，周连碧，等.重金属污染土壤化学淋洗技术进展[J].有色金属工程，2013，3(1)：136-144.

[7]杜延军，金飞，刘松玉，等.重金属工业污染场地固化/稳定化处理研究进展[J].岩土力学，2011，32(1)：116-124.

[8]丁竹红，胡忻，尹大强.螯合剂在重金属污染土壤修复中应用研究进展[J].生态环境学报，2009，18(2)：777-782.

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[14]张长波，罗启仕，付融冰，等.污染土壤的固化/稳定化处理技术研究进展[J].土壤，2009，41(1)：8-15.

MEMS陀螺随机漂移是制约惯性导航精度的关键因素,对MEMS陀螺随机信号进行分析、误差补偿对提高导航精度效果明显[1-3]。陀螺漂移包括了常值漂移和随机漂移[5]。常值漂移可以通过建模补偿,随机漂移可以通过统计分析方法建立陀螺漂移模型,再用Kalman滤波器进行补偿[7-9]。理论上,只有在随机动态系统的结构参数和噪声统计特性参数已知的条件下,标准Kalman滤波才能获得状态的最优估计[4-5]。然而,在实际应用中以上两类参数的获取都或多或少存在一些误差,导致Kalman滤波的精度降低,严重时还可能导致滤波发散[6]。